CN104218638A - 一种充电电流安全控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电电流安全控制方法，包括以下步骤：（1）充电曲线获取，对电池充电过程的状态变化进行测试采样，获得充电曲线；（2）当进入恒流充电状态时，实时监测环境温度、电池状态以及充电机与电网的实际输出能力，结合步骤（1）所获得的充电曲线，对充电电流进行调节；（3）当进入恒压充电阶段，根据充电机的实际输出进行调整充电电流；（4）当进入涓流充电阶段，根据步骤（1）所获得的充电曲线，获得当前电池状态及温度环境下的充电电流；（5）当充电电流降低到预设的阈值时，结束充电，停止充电机输出。本发明能够实时监控充电电流，根据温度环境、电池状态、充电机输出等综合设定电流需求进行实时调整，有效保证充电安全。

Description

一种充电电流安全控制方法

技术领域

本发明涉及电池管理系统，尤其涉及一种充电电流安全控制方法。

背景技术

目前电池管理系统在充电过程中对充电电流的监控，主要为根据电池厂家设定的不同温度环境下的充电倍率对充电机发送最大允许充电电流，要求充电机按照需求电流进行输出，在充电机输出能力有限时按照充电机的实际输出能力进行输出。对应于不同电池系统对充电电流的需求不尽相同，即便是同样的电池系统，在不同的环境及不同电池状态下对充电电流的需求也不尽相同。按照电池厂家给定的充电倍率进行恒流充电，不考虑充电机或电网输出是否稳定及电池的实际情况，在电网电压不稳、充电插头松动或者线路原因等引起充电电流波动时，或者环境温度出现变化等充电异常情况下，无法根据实际充电情况及电池状态实时调整充电电流，这些情况都有可能导致缩短电池的寿命，容易出现充电线路、充电设备过热着火等安全问题或者出现电池过充等情况。

发明内容

为了解决现有电池管理系统的上述不足，本发明提供新型充电电流安全控制方法的设计方案。

    一种充电电流安全控制方法，包括以下步骤：（1）充电曲线获取，对电池充电过程的状态变化进行测试采样，获得充电曲线；（2）当进入恒流充电状态时，实时监测环境温度、电池状态以及充电机与电网的实际输出能力，结合步骤（1）所获得的充电曲线，对充电电流进行调节；（3）当进入恒压充电阶段，根据充电机的实际输出进行调整充电电流；（4）当进入涓流充电阶段，根据步骤（1）所获得的充电曲线，获得当前电池状态及温度环境下的充电电流；（5）当充电电流降低到预设的阈值时，结束充电，停止充电机输出。

具体的，所述步骤（1）具体包括：确定采样参数和时间间隔，在充电过程中对充电参数进行采样，记录并保存采样得到的充电参数及其对应的采样时刻，对同一采样参数的采样结果按照采样时刻进行排列，根据排列后的采样结果生成充电曲线。

更具体的，所述步骤（2）具体包括以下步骤：（21）根据充电曲线获取最大温度和最小温度所对应的充电电流值，并取其小值作为允许充电电流；（22）根据实时电池状态，对允许充电电流进行控制；当充电刚进入恒流阶段，电池电压较高时，对充电电流进行限制；（23）实时监控充电机及电网的实际输出电流，并将其与步骤（22）所获得的充电电流进行比较，两者取较小值作为实际充电电流。

更具体的，所述步骤（22）具体包括：根据不同电压点对充电电流的设定进行电流控制，当预设时间内不同电压点的电压值大于预设值时，充电电流减半处理。

  进一步的，还包括温度监控步骤：实时监控充电机温度传感器及电池系统的温度波动状态，并根据温度跳动的幅度调整充电电流。

进一步的，还包括安全降流步骤：实时监控充电机及电网电流波动，并根据波动的幅度调整实际充电电流的降流幅度。

进一步的，所述温度监控步骤采用滞环控制方式，并设置滞环环宽为一固定值，当充电过程中的温度变化值大于滞环环宽时，调整充电电流。

优选的，所述根据波动的幅度调整实际充电电流的降流幅度的方法为：（a）当电流波动大于等于2A小于5A时，实际充电电流的降流幅度为10%；（b）当电流波动大于等于5A小于10A时，实际充电电流的降流幅度为25%；（c）当电流波动大于等于10A小于15A时，实际充电电流的降流幅度为50%；（d）当电流波动大于等于15A小于20A时，实际充电电流的降流幅度为75%；（e）当电流波动大于等于20A时，停止充电机输出。

更进一步的，所述步骤（3）的具体步骤为：（31）监测充电机的实际输出，获得允许充电电流；（32）判断该允许充电电流是否超过预设阈值，是则将充电电流下降到预设的阈值；（33）按照设定的降流步长继续进行降电流处理。

更进一步的，还包括自动重启步骤：当充电机及电网不能恢复正常电流时，判断当前充电电流的波动是否造成停机，是则再次启动充电机及电网。

综上所述，本发明具有以下有益效果：（1）实时监控充电电流，根据温度环境、电池状态、充电机输出等综合设定电流需求进行实时调整，有效保证充电安全；（2）温度环境跳动太大时，能够及时进行降低充电电流处理，防止温度检测出现故障以及电池管理系统温度异常情况下，无法按照需求充电电流进行充电所带来的安全问题。（3）电网电压不稳或者充电插头松动或者线路原因等引起电流波动时，能够及时根据电流波动情况降低充电电流，避免充电线路、充电设备出现过热着火等安全问题。

附图说明

图1为本发明所述充电电流安全控制方法流程示意图。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员能够更好地了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的阐述。

如图1所示，本发明揭示了一种充电电流安全控制方法，包括以下步骤：（1）充电曲线获取，对电池充电过程的状态变化进行测试采样，获得充电曲线；（2）当进入恒流充电状态时，实时监测环境温度、电池状态以及充电机与电网的实际输出能力，结合步骤（1）所获得的充电曲线，对充电电流进行调节；（3）当进入恒压充电阶段，根据充电机的实际输出进行调整充电电流；（4）当进入涓流充电阶段，根据步骤（1）所获得的充电曲线，获得当前电池状态及温度环境下的充电电流；（5）当充电电流降低到预设的阈值时，结束充电，停止充电机输出。 

当进行电池测试时，需对电池充电过程的各电池状态进行采样，确定采样参数和时间间隔，在充电过程中对充电参数进行采样，记录并保存采样得到的充电参数及其对应的采样时刻，对同一采样参数的采样结果按照采样时刻进行排列，根据排列后的采样结果生成充电曲线；通过对充电曲线的分析，设定不同充电阶段及不同电池状态下的充电电流需求、恒压充电进入点、充电降流步长、充电截止电压等数据。本发明通过电池管理系统集成各种电池类型的充电曲线，在电池管理系统出厂前通过上位机写入电池类型参数，在电池管理系统上电后，充电程序读取电池类型参数，并通过电池类型参数匹配相应的充电曲线数据自动获取充电数据。

当启动充电后，根据充电曲线获取最大温度和最小温度所对应的充电电流值，并取其小值作为允许充电电流；根据实时电池状态，对允许充电电流进行控制，当充电刚进入恒流阶段，电池电压较高时，对充电电流进行限制；实时监控充电机及电网的实际输出电流，并将其与所获取的充电电流进行比较，两者取较小值作为实际充电电流。还包括安全降流步骤：实时监控充电机及电网电流波动，并根据波动的幅度调整实际充电电流的降流幅度。其中，当电压较高时，根据不同电压点对充电电流的设定进行电流控制，当预设时间内不同电压点的电压值大于预设值时，充电电流减半处理；如在充电开始3min以内且最大电压达到3.0V以上时，或者在充电开始3min内，最小单体电压在2VC以下时，充电电流减半；当充电开始3min内，最小单体电压大于最高允许充电电压时，若此时充电电流大于0.2C，则将充电电流降到0.2C以下；当充电开始3min后，最小单体电压大于最高允许充电电压时，若充电电流大于0.3C，则将充电电流降到0.3C以下。

为了防止充电机温度传感器出现故障或者电池系统预设时间内温度变化大于10℃，还包括温度监控步骤：实时监控充电机温度传感器及电池系统的温度波动，并根据温度跳动的幅度调整充电电流。

为了防止充电过程中，充电电流出现震荡的情况，所述温度监控步骤采用滞环控制方式，并设置滞环环宽为一固定值，当充电过程中的温度变化值大于滞环环宽时，调整充电电流；本发明采用滞环控制方式，并设置滞环环宽为2℃。当充电过程中温度变化值大于2℃小于M℃时（M的取值根据不同需求而设定，本实施例中M取10），调整充电电流：当变化后温度在0℃至15℃区间时，充电电流值调整为0.2C；当温度在15℃至50℃区间时，充电电流值调整为0.5C；当温度在50℃至60℃区间时，充电电流值调整为0.2C；当温度在60℃至70℃区间时，充电电流值调整为0.0C。

当充电过程中温度变化值大于等于M℃时，由于瞬间温度波动较大，此时为保证充电安全，停止充电，充电电流值调整为0.0C，并上报上位机温度检测故障。为了实现充电机及电网输出电流的稳定性，还包括安全降流步骤：实时监控充电机及电网电流波动，并根据波动的幅度调整实际充电电流的降流幅度。

需要说明的是，所述根据波动的幅度调整实际充电电流的降流幅度的方法为：

（a）当电流波动大于等于2A小于5A时，实际充电电流的降流幅度为10%；

（b）当电流波动大于等于5A小于10A时，实际充电电流的降流幅度为25%；

（c）当电流波动大于等于10A小于15A时，实际充电电流的降流幅度为50%；

（d）当电流波动大于等于15A小于20A时，实际充电电流的降流幅度为75%；

（e）当电流波动大于等于20A时，停止充电机输出。

当电池电压达到恒压充电进入点时，监控充电机的实际输出，获得允许充电电流；判断该允许充电电流是否超过预设阈值，是则将充电电流下降到预设的阈值；并按照设定的降流步长继续进行降电流处理。如充电电流在0.5C以上则将充电电流直接降低到0.5C，再按照降流步长进行降流步长进行降电流处理。

除了以上各方法对电流进行设定，还包括自动重启步骤：当充电机及电网不能恢复正常电流时，判断当前充电电流的波动是否造成停机，是则再次启动充电机及电网。

本实施例只是本发明的较优实施方式，未进行详细描述的部分均采用公知的成熟技术。需要说明的是，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种充电电流安全控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）充电曲线获取，对电池充电过程的状态变化进行测试采样，获得充电曲线；

（2）当进入恒流充电状态时，实时监测环境温度、电池状态以及充电机与电网的实际输出能力，结合步骤（1）所获得的充电曲线，对充电电流进行调节；

（3）当进入恒压充电阶段，根据充电机的实际输出进行调整充电电流；

（4）当进入涓流充电阶段，根据步骤（1）所获得的充电曲线，获得当前电池状态及温度环境下的充电电流；

（5）当充电电流降低到预设的阈值时，结束充电，停止充电机输出。

2.根据权利要求1所述的一种充电电流安全控制方法，其特征在于，所述步骤（1）具体包括：确定采样参数和时间间隔，在充电过程中对充电参数进行采样，记录并保存采样得到的充电参数及其对应的采样时刻，对同一采样参数的采样结果按照采样时刻进行排列，根据排列后的采样结果生成充电曲线。

3.根据权利要求2所述的一种充电电流安全控制方法，其特征在于，所述步骤（2）具体包括以下步骤：

（21）启动充电后，根据充电曲线获取最大温度和最小温度所对应的充电电流值，并取其小值作为允许充电电流；

（22）根据实时电池状态，对允许充电电流进行控制；当充电刚进入恒流阶段，电池电压较高时，对充电电流进行限制；

（23）实时监控充电机及电网的实际输出电流，并将其与步骤（22）所获得的充电电流进行比较，两者取较小值作为实际充电电流。

4.根据权利要求3所述的一种充电电流安全控制方法，其特征在于，所述步骤（22）具体包括：根据不同电压点对充电电流的设定进行电流控制，当预设时间内不同电压点的电压值大于预设值时，充电电流减半处理。

5.根据权利要求4所述的一种充电电流安全控制方法，其特征在于，还包括温度监控步骤：实时监控充电机温度传感器及电池系统的温度波动状态，并根据温度跳动的幅度调整充电电流。

6.根据权利要求5所述的一种充电电流安全控制方法，其特征在于，还包括安全降流步骤：实时监控充电机及电网电流波动，并根据波动的幅度调整实际充电电流的降流幅度。

7.根据权利要求5所述的一种充电电流安全控制方法，其特征在于，所述温度监控步骤采用滞环控制方式，并设置滞环环宽为一固定值，当充电过程中的温度变化值大于滞环环宽时，调整充电电流。

8.根据权利要求6所述的一种充电电流安全控制方法，其特征在于，所述根据波动的幅度调整实际充电电流的降流幅度的方法为：

（a）当电流波动大于等于2A小于5A时，实际充电电流的降流幅度为10%；

（b）当电流波动大于等于5A小于10A时，实际充电电流的降流幅度为25%；

（c）当电流波动大于等于10A小于15A时，实际充电电流的降流幅度为50%；

（d）当电流波动大于等于15A小于20A时，实际充电电流的降流幅度为75%；

（e）当电流波动大于等于20A时，停止充电机输出。

9.根据权利要求4所述的一种充电电流安全控制方法，其特征在于，所述步骤（3）的具体步骤为：

（31）监测充电机的实际输出，获得允许充电电流；

（32）判断该允许充电电流是否超过预设阈值，是则将充电电流下降到预设的阈值；

（33）按照设定的降流步长继续进行降电流处理。

10.根据权利要求8所述一种充电电流安全控制方法，其特征在于，还包括自动重启步骤：当充电机及电网不能恢复正常电流时，判断当前充电电流的波动是否造成停机，是则再次启动充电机及电网。